Bronkhorst

Der Geruch unseres Atems gibt Auskunft über unseren Gesundheitszustand

26. November 2019 Rob ten Haaft
Der Geruch unseres Atems gibt Auskunft über unseren Gesundheitszustand

Es mag Sie überraschen, aber schon seit dem Mittelalter interessieren sich die Menschen für den Geruch des Atems. Damals muss es eine ziemliche Herausforderung gewesen sein, aber schon im Mittelalter wurden Krankheiten wie Diabetes (verbunden mit einem süßen Acetongeruch) und Leberversagen (verbunden mit einem fischähnlichen Geruch) den Geruch der ausgeatmeten Luft diagnostiziert. Ich werde nicht auf die Behandlungsmöglichkeiten in diesem Zeitalter eingehen; sagen wir einfach, dass sich seitdem vieles verbessert hat. Beispielsweise verwenden wir heute Ionenmobilitätsspektrometer (IMS) zur Messung von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), die die Nase des Arztes ersetzten.
 

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts zeigten Forschungsstudien, dass Hunde in der Lage sind, Krebs durch Geruch zu erkennen. Die Hunde sind darauf trainiert, verschiedene Arten von Krebs im ausgeatmeten Atem der menschlichen Patienten zu erkennen. Vergleich: Der Geruch von einem Milliliter Blut, verdünnt in 20 olympischen Schwimmbädern, kann vom Hund noch erkannt werden. Es wurde der Schluss gezogen, dass Hunde wahrscheinlich zwischen Atemproben unterscheiden, die auf einem bestimmten Atemgeruch beruhen, aber es ist noch nicht bekannt, welchen Geruch oder welche Mischung von Verbindungen Hunde erkennen. Die Erkennung von Krebs durch trainierte Hunde scheint das Ei des Columbus zu sein, aber es erfordert viel Training der Hunde und es ist noch nicht bekannt, warum nicht alle Fälle von Krebs erkannt werden.
 

Flüchtige organische Verbindungen (VOC)

Aus diesem Grund haben die Forscher begonnen, Analysatoren zu entwickeln, die diese Aufgabe übernehmen können. In den letzten Jahren wurde entdeckt, dass flüchtige organische Verbindungen (sogenannte Volatile Organic Compounds, VOC) bei der Diagnose von Krankheiten des Menschen unverwechselbare Biomarker sein können. Flüchtigkeit ist die Tendenz einer Substanz zu verdampfen, daher sind flüchtige organische Verbindungen organische Verbindungen, die bei Raumtemperatur leicht verdampfen oder sublimieren. 

Der ausgeatmete menschliche Atem enthält einige tausend flüchtige organische Verbindungen und die Zusammensetzung der enthaltenen VOCs wird in der Atembiopsie verwendet, um als Biomarker für Krankheiten wie Lungenkrebs oder Lactoseintoleranz zu dienen.

Ein immer beliebteres Analyseverfahren zur Messung von VOCs ist die Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS). Diese Technik ist ideal für die Analyse in medizinischen Anwendungen, weil sie schnell, feuchtigkeitsunempfindlich und hochempfindlich ist und bei Umgebungsdruck arbeitet. Dadurch eignet sich die Technik sehr gut für den Einsatz in tragbaren Geräten oder mobilen Untersuchungszentren.
 

Ionenmobilitätsspektrometer mit Spektrum
Bild 1: Ionenmobilitätsspektrometer mit Spektrum

Die Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS)

Das Funktionsprinzip des Ionenmobilitätsspektrometers basiert auf der Drift oder Flugzeit von Ionen, die im Reaktantenteil gebildet werden. Die Ionen wandern, unterstützt durch ein elektrisches Feld, durch das Driftrohr, wo sie auf ein Driftgas (N2 oder Luft) treffen. Die Form und die Ladungszahl des Ions erleichtern oder erschweren das Durchströmen des Driftgases, was zu einer Trennung der Ionen in der Probe führt und nach dem Nachweis ein IMS-Spektrum ergibt, wie in Abbildung 1 dargestellt. 

Massendurchflussregler

Bronkhorst hat das Wissen und die Erfahrung, um die richtigen Produkte zu liefern. Unsere Produkte entsprechen den Spezifikationen, die für die Kontrolle der Gase in der Ionenmobilitätsspektrometrie wichtig sind, wie zum Beispiel:

  • Sauberkeit, 
  • kleine Instrumentengröße,
  • schnelle Reaktion,
  • gute Zuverlässigkeit,
  • geringe Leistungsaufnahme und
  • niedrige Betriebskosten.
Unsere auf MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) basierenden Geräte, wie die thermischen Durchflussmesser IQ+FLOW, eignen sich hervorragend für die Ionenmobilitätsspektrometrie.

IQ+FLOW Thermischer Durchflussmesser
Bild 2: IQ+FLOW Thermischer Durchflussmesser

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